加一點點智能，節能型人體隨動射燈的完整設計方案

一、項目概述

1.1 引言

該裝置基于EVK1105平臺，可實現對一定區域內的人體進行檢測定位，施以光照，并可以跟隨人體的移動自動調整光束方向，跟隨照射。

模型設計為，在一個房間的天花板處安裝此系統，當一個人進入房間時，系統可以自動識別有人進入房間，led射燈打開并照亮人所在位置（及其周邊一定區域）；當人在房間里移動時，位于系統云臺上射燈發射的燈光會跟隨人體運動。

由于準確確定了光線的需求范圍，將光線集中在了需要的位置（或一定范圍），故可將非必要照明區域的光線節省下來，達到環保節能的效果。同時，提供光束的led射燈也是相當節能的產品，功耗遠低于白熾燈或普通照明燈。

1.2 項目背景/選題動機

在劇場的舞臺上，當有單獨的演員上臺時，往往不需要開啟全場所有的燈光，而有工作人員控制射燈，單獨照亮演員及其周圍區域。這樣不僅具有獨特的舞臺效果，而且也節省了大量燈光功耗。

故而我們聯想到在很多場合，完全的光照并不是必須的，我們可以直接確定那些需要光照的區域，避免多余的光照。

我們的系統可能的拓展應用有：

1、優化舞臺上的跟隨射燈。由于裝置為自動檢測反應，自動移動跟隨，使投光更加迅速準確，同時節省人力。

2、區域巡邏檢查。如在 存放貴重貨品商店或倉庫，監獄安全巡邏區域，若安裝 了該裝置，當在一定區域探測到有人出現時，則裝置對目標人體檢測定位并施以光照，還可跟隨其移動進行照射，同時也可連接報警、攝像等裝置。

3、照相機，攝像機在拍攝取像時，拍攝目標物（這里是人體）的光線可能較弱或不足，這時可以安裝該裝置，檢測拍攝物（人體為默認拍攝主體）的位置和方向，有針對性地對該方向施以補充光照（可以用光束照射或者用閃光）。既達到光照效果，又節省電池電量。

二、需求分析

2.1 功能要求

1，當有人進入房間時，云臺上的LED射燈自動打開；

2，人體運動時，LED射燈燈光跟隨人體運動；

3（拓展）：將攝像頭的視頻信號通過EVK1105的以太網模塊傳到遠處的計算機屏幕上，實現遠程監控。

2.2 性能要求

1，云臺能自動跟隨人的運動而轉動；

2，LED射燈的燈光要足夠亮，光照的距離應足夠遠；

3，熱釋電模塊的感應區域應該足夠遠；

4，攝像頭捕捉到的圖像應足夠清晰以至于能確定人的位置。

三、方案設計

3.1 系統功能實現原理

通過熱釋電感應，經過芯片處理，輸出高電平接入單片機；單片機控制IO口打開LED射燈，攝像頭對人體進行精確定位；人體移動攝像頭和熱釋電再對人體進行定位，單片機再控制IO口輸出調節舵機和電機的轉動，從而轉動云臺使燈光跟隨人體。

3.2 硬件平臺選用及資源配置

單片機平臺選用EVK1105平臺，攝像頭，云臺，熱釋電，LED射燈

系統硬件結構框圖

3.3系統軟件架構

以C語言為編程語言。首先完延時函數、信號接收函數、信號發射函數等最基本的子函數；然后通過對最基本子函數的調用實現熱釋電傳感器控制函數、攝像頭傳感器控制函數、云臺電機控制函數以及射燈開關控制函數——四個軟件模塊；最后通過在主函數上對各級子函數的合理調用實現并完善目標功能。

3.4 系統軟件流程

程序運行流程圖

系統初始化之后，對狀態進行判斷，若沒檢測到人，則一直處于檢測狀態；若檢測到有人，則單片機控制IO口打開開關使得LED射燈發光照射到人體，攝像頭開始捕捉人體位置信息，并進行定位；當人體移動時，單片機控制系統對熱釋電和攝像頭傳回來的信號進行處理，對人體重新進行定位，并且控制云臺轉動使射燈跟隨人體運動；當人體再移動，便繼續“人體移動----數據處理---轉動云臺”這個循環過程。

3.5 系統預計實現結果

基本：當有人進入房間時，LED射燈打開照射人體；當人體運動時，LED射燈的燈光跟隨人體運動。

拓展：通過以太網遠程傳輸數據，另操作人員通過觀看攝像頭的現場視頻，實時操控攝像頭和燈光投射方向。